sobota 27. ledna 2018

66.1

66. transgenní organismy
            Transgenní organismy jsou živočichové, jejichž genom byl uměle rozšířen o jeden nebo několik funkčních genů, přičemž celý nový genom je dále předáván potomstvu. Předpokládá to vnesení genů do zárodečné linie, tj. do buněk, ze kterých vznikají pohlavní buňky. tato metoda je jedním z nejdůležitějších objevů v biologii posledních let. Transgenní organismy jsou nástrojem, který může přinést nové světlo do vývojových regulací, do působení onkogenů, do jemných interakcí buněk v rámci imunitního systému atd. kromě toho technologie transgenních organismů umožňuje vytvoření přesných zvířecích modelů pro lidské geneticky podmíněné choroby. Také je možné produkovat ve velkém množství a ekonomicky výhodně důležité proteiny pomocí geneticky ovlivněných hospodářských zvířat. První živočich, který měl experimentálně zavedený cizí gen, byl získán mikroinjekcí viru SV40 do blastocysty myši. Přítomnost injikované DNA ve velkém počtu somatických buněk u této myši demonstrovala, že integrace virové DNA do zárodečné linie je možná. Specifickým problémem při tvorbě transgenních organismů je přenos genů do živočichů.
            Přímé mikroinjekce do jádra oplodněných vajíček – mikroinjekce klonované DNA přímo do prosnukleu oplodněných vajíček je nejvíce používanou a nejúspěšnější metodou pro tvorbu transgenních myší. Většinou je mnoho kopií DNA uspořádáno stabilně do hostitelského genomu. Předpokládá se, že injikované molekuly DNA se spojují s homologními místy a ve většině případů se inserují na jedno místo chromozomu. Náhodné chromozomové zlomy, způsobené reparačními enzymy, mohou sloužit jako integrační místa pro vazbu cizí DNA. Často se však vyskytují delece, duplikace, translokace hostitelských sekvencí. Injikovaná DNA nemusí být vždy integrována do hostitelského genomu. Někdy je uchována jako stabilní struktura, podobná epizomu (element vyskytující se v buňce buď jako nezávisle se replikující molekula v cytoplazmě, nebo jako součást hostitelského chromozomu buňky). Byla již také popsána epizomální replikace a přenos na potomstvo. Hlavní výhodou přímých mikroinjekcí pro tvorbu transgenních organismů je to, že je metoda velmi účinná. Nicméně má také nevýhodu a tou je, že nemůže být použita pro přenos DNA do buněk pozdějších vývojových stádií.
            Injekce retroviry – na rozdíl od přímých mikroinjekcí, retroviry se integrují přesně známým mechanismem na přesně definovaná místa v genomu. Pouze jedna kopie provirové DNA je začleněna na daném chromozomálním místě a nevyskytují se žádné přesuny v hostitelském genomu. Expozici virům je možné provádět v předimplantačním stadiu nebo mohou být exponovány buňky pěstované in vitro. Existují také metody, při kterých se virus přenáší i v postimplantačním období. Přitom dochází k transfekci mnoha somatických buněk. Hlavní výhodou při přenosu DNA pomocí retroviru je to, že je metoda technicky velmi jednoduchá že mohou být injikovány buňky v různých stádiích vývoje. Tato výhoda se uplatní zejména při identifikaci hostitelských genů, které jsou narušeny insercí cizí DNA. Hlavní nevýhodou používání retrovirů pro přenos genů je omezení velikosti DNA, kterou mohou přenášet. Existují také problémy s reprodukovatelností exprese u živočichů.
            Embryonální zárodečné buňky – z embryonálních zárodečných buněk byla vytvořena linie EC, která se zachovává diploidní karyotyp i v kultuře. Když jsou tyto buňky injikovány do blastocysty hostitele, začínají kolonizovat embryo a dostávají se mimo jiné i do buněk zárodečné linie, a tím do vznikajících pohlavních buněk. Přenos genů do buněk linie EC je možné provést jakýmkoliv běžným způsobem. Jednoduše mohou být selektovány a klonovány buňky s cizí DNA. Takto vyselektované EC buňky se injikují do blastocysty. Vznikne tak chiméra, která produkuje i pohlavní buňky, jež mají začleněn cizí gen. Pomocí křížení a selekce je možné získat homozygotní organismy pro cizí gen
            Každá ze tří metod pro tvorbu transgenních živočichů má určité výhody a nevýhody. Injekce do pronukleu je metoda vhodná pro zajištění exprese cizích genů téměř v jakékoliv tkáni. Retroviry nebo retrovirové vektory je nejlepší použít, když je nutný přenos genu na určité místo chromozomu. Nejnovější metoda pro tvorbu transgenních organismů, založená na EC buňkách, dovoluje provádět jakékoliv změny v genetickém materiálu myší.
            Exprese genů u transgenních živočichů – hlavním problémem při konstrukci transgenních organismů je předurčení tkáně, ve které má docházet ke specifické expresi přenesených genů. Exprese přenesených genů je závislá na lokalizaci místa v chromozomu, kde dojde k inzerci genu. Přítomnost prokaryotických vektorů inhibuje správnou expresi. Pro tkáňově specifickou expresi jsou nutné různé tkáňově specifické elementy umístěné v různé vzdálenosti od strukturních genů. Tkáň, ve které je určitý gen exprimován, je určena kombinací tkáňově specifického regulačního proteinu se specifickým promotorem. V řadě případů by bylo velmi žádoucí mít možnost expresi přenesených genů ovlivňovat pomocí externích stimulů. Promotory genů by mohly být modulovány např. hormonálními nebo jinými stimuly. Geny introdukované do živočichů se náhodně integrují na různá místa, i velmi vzdálená od dotyčného defektního genu. Proto se mutovaný a introdukovaný gen mohou od sebe v průběhu dalších generací separovat. Do budoucna je nutné zejména charakterizovat a izolovat chromozomální regulační elementy, kontrolující vývoj a aktivaci genů na dlouhou vzdálenost.

            Aplikace transgenní technologie – pro posledních několik let je charakteristické zvýšení používání transgenních živočichů. Velkou perspektivu má tvorba recesivních a dominantních mutací určitých genů a tvorba zvířecích modelů pro studování modelů lidských dědičných chorob. Existuje rovněž možnost přenést celý nový chromozom. Takovým organismům se říká „transsomické“. Využití transgenních zvířat v zemědělství je ohromné. V poslední době se používají transgenní organismy, které produkují danou látku v mléce.

Žádné komentáře:

Okomentovat